科學家發現全新 p 波磁性，有助開發能節省五個數量級能量的高效記憶體

麻省理工學院（MIT）研究人員在一種合成晶體材料，發現稱為 p 波磁性（p-wave magnetism）的全新磁性形式。更重要的是，透過該磁性可以控制電子自旋（electron spin），進而有望開發出比傳統電子元件更高效、更節能的自旋電子記憶體元件。論文發表於《自然》期刊。

一般鐵磁體（ferromagnet）原子內電子自旋方向一致；而反鐵磁體（antiferromagnet，例如某些金屬合金與金屬氧化物），電子自旋會以不同的方向交替排列，因此不會產生宏觀磁化現象。

團隊在一片極薄的碘化鎳晶體樣本中進行觀察，結果發現鎳原子的自旋在整個材料晶格中呈螺旋狀排列。這種獨特的排列模式可向兩個不同的方向上螺旋，且可透過一束圓偏振光所產生的小電場來切換。

這種特性有助於開發更高效的新型元件，例如電腦用的記憶體晶片。「透過這樣的自旋電流，就可以在元件層做出許多有趣的操作，例如翻轉磁區（magnetic domain），進而控制磁性位元。」研究人員 Riccardo Comin 表示。「這些自旋電子效應比傳統電子元件更高效，因為你只是在移動自旋，而非移動電荷。這意味著你不會受到任何散熱效應的影響，該效應正是電腦過熱的根本原因。」

試圖利用電子自旋的方向來儲存資訊與執行邏輯運算的自旋電子學，仍是一個相對較新的研究領域，其學理十分類似於現今電子裝置以電流流動來代表 0 與 1 的方式。

目前p波磁性在應用上在展現節能上巨大優勢的同時、也有極為困難的挑戰有待解決。由於它只需極小電場來控制自旋方向，因此p 波磁鐵可能具備節省高達五個數量級能量的潛力。

再者，由於該特性只能在大約 60 克耳文（kelvin），也就是 -351°F / -213°C 極低溫度才能觀察到，說明了接下來的研究重點與當務之急，就是找到能在室溫下展現p 波磁性的材料，唯有如此，才能將該特性應用在次世代記憶體晶片。